[发明专利]有机-无机纳米粉体梯度复合耐磨外壳制造方法及其应用

说明书

本发明公开了一种有机‑无机纳米粉体梯度复合耐磨外壳的制造方法及其应用。该制造方法是在注塑时用外加急冷急热源多次快速冷热循环处理待固化的外壳坯体，利用无机纳米粉体与有机高分子材料冷热场下迁移速率不同，使无机纳米粉体梯度化的分布在靠近外壳表层一侧，提高外壳的表面耐磨性能，解决了现有技术中单独氧化陶瓷烧结外壳抗摔性能不佳的问题和聚氨酯与无机碳化硅粉末混合制备的外壳耐磨性能并未明显解决的问题，可以用与表壳、手机外壳(背板)、中框等3C消费类电子的结构件的制备。另外一方面在制备过程无高温脱脂烧结等过程，减少了有机物分解排放，不仅环保，而且节能。

技术领域

本发明涉及结构件制备领域，具体涉及消费电子外壳结构件制备领域，特别涉及一种有机-无机纳米粉体梯度复合耐磨外壳的制造方法及其应用。

背景技术

随着手机等消费电子的迅猛发展，消费电子的外壳(背板)等结构件取得了长足的进步，也遇到新的问题。特别是未来5G时代对消费电子外壳(背板)的材质提出了更苛刻的要求。传统金属由于其屏蔽效果，对天线设计带来巨大的挑战，其将不能用于5G外壳(背板)的制造，而塑料其先天的低强度、不耐磨限制了其在大尺英寸屏幕、超薄领域的应用，另外随着消费审美的提高，传统单一的金属外壳和塑料材质的外壳(背板)也将难以打动消费者。

申请号为201510940002.3的专利中报道采用氧化锆粉体与粘结剂密炼注射成型后烧结的方法制备消费类电子领域的手机外壳，该方案利用了ZrO₂陶瓷具有良好的硬度、高抗磨性，但是制备手机外壳也有以下缺点：1)陶瓷属于脆性材料，就ZrO₂增韧陶瓷断裂韧性也远远低于金属和塑料，耐摔性能难以通过大屏电子的耐摔性能测试；2)ZrO₂陶瓷的密度高达6.1g/cm³，手机外壳等大屏的制件偏重，不利于消费类电子的轻薄化发展。

另一方面申请号为201510940002.3的专利指出采用PC与无机碳化硅粉体混合的方式制备耐磨的手机外壳，该方案可以提高PC树脂的耐磨性能。但其采用单一的混合原料导致为了达到结构件的耐摔性和材料本身有机物与无机粉体之间的结合强度，加入的碳化硅粉仅为10～40份，耐磨性也主要以有机PC材料承担，耐磨性能的提高有限；另外该技术方案中未公开制备方法，导致根据现有技术实施困难。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种有机-无机纳米粉体梯度复合耐磨外壳的制造方法及其应用。该方案在注塑时用外加急冷急热源多次冷热循环处理待固化的外壳坯体，利用无机纳米粉体与有机高分子材料冷热场下迁移速率不同，使无机纳米粉体梯度化的分布在靠近外壳表层一侧，提高外壳坯体表面的耐磨性能。该方案解决了现有技术中单独氧化陶瓷外壳抗摔性能不佳的问题和PC与无机碳化硅粉混合制备的外壳耐磨性能并未明显提高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种有机-无机纳米粉体梯度复合耐磨外壳的制造方法，包括以下步骤：

a)使用表面改性剂将无机纳米粉体表面改性处理；

b)将步骤a)得到的无机纳米粉体与有机高分子在密炼机中高温负压下密炼得到喂料；

c)将经步骤b)的喂料在模具模腔负压下注射成型外壳坯体，成型过程使用快速冷热交替的方式对待固化的外壳坯体处理，使无机纳米粉体迁移到外壳坯体外表面形成致密的耐磨层；

d)将步骤c)中得到的外壳坯体机加工处理。

优选的，步骤c)中的快速冷热交替的冷热速率为100℃/min～300℃/min，冷热交替循环次数为3次～10次。

优选的，步骤c)中的快速冷热交替的冷热速率为150℃/min～200℃/min，冷热交替循环次数为3次～5次。

优选的，步骤a)中的表面改性剂占无机纳米粉体质量百分比为0.5％～2.0％；